无线传感器技术介绍及未来发展

编者按：不久以后的将来，您将会了解到无线传感器网络被广泛应用于从农场到工厂的每个角落。那么什么是无线传感器网络呢？无线传感器网络由称为“微尘（mote）”的微型计算机构成。这些微型计算机通常指带有无线链路的微型独立节能型计算机。无线链路使得各个微尘可以通过自我重组形成网络，彼此通信，并交换有关现实世界的信息。

　　无线传感器技术刚刚开始为众多企业所采用，而这些企业在过去根本不会设想使用无线网络。想想那些提供重型机械和施工设备租赁的公司：它们现在可以在施工现场使用无线传感器网络监视并管理公司的拖拉机。例如，在一个新建居住综合楼现场，其中一个租用的拖拉机发生了调协问题，导致引擎振动失常。不规律振动表明引擎出现了故障，zui终会导致工作无法正常进行。通过采用公司部署在现场的无线传感器技术，传感器能够提前检测出不规则问题，并通过电子邮件告知给公司技术人员。不久，技术人员就会到达现场，在问题恶化之前加以修复，甚至客户都不会发现需要进行调整。

　　据了解，目前微尘技术的研究工作是在英特尔与加利福尼亚州大学伯克利分校联合主导下进行。它们成功创建了全功能传感器。这些传感器虽然只有瓶盖大小，但却可以执行计算、检测与通信等功能。您可以想象一下这种小型传感器的巨大潜力。它们可以被置于涂料中，用于检测地震后建筑物结构的完整性！

　　传感器网络的工作方式

　　这些传感器相互连接的方式类似于无线笔记本电脑、台式机和PDA与互联网连接的方式。它们只需极少功率，同时随着其价格在未来几年的不断降低，相关应用将可以得到进一步推广。它们如同种子一样遍布每个角落，彼此互通，可在环境监视和信息收集过程中发挥重要作用。传感器网络可以告诉您发动机什么时候需要维护，监视建筑物或森林以预防火灾，或警告使用微尘地区的水坝是否出现坍塌迹象。

　　这些传感器为实现“主动式计算”奠定了坚实基础，通过数百个小型计算机共同协作来预测人类的切实需要。英特尔研究总监David Tennenhouse表示：“现在，要么电脑等待我们，要么我们等待电脑，在主动式计算世界里，计算机将能够预测出您的需要，甚至有时会代表您执行某些职能。”

　　金门大桥、危险地域和农业

　　在旧金山，200个联网微尘已被部署在金门大桥。这些微尘用于确定大桥从一边到另一边的摆动距离—可以到在强风中为几英尺。当微尘检测出移动距离时，它将把该信息通过微型计算机网络传递出去。信息zui后到达一台更强大的计算机进行数据分析。任何与当前天气情况不吻合的异常读数都可能预示着大桥存在隐患。系统将根据这一信息通知工程师对其进行修缮，以确保桥梁在遭受地震或其它自然灾害时仍保持完好无损。

　　微尘可用于确定光、温度、湿度、加速度、磁力、运动以及其他物理条件。微尘在工业生产与制造中有着多种不同应用。就像只要汽车引擎调整得当就会发出“正常”声音一样，只要重型设备处于正常操作状态，就会出现信号振动。目前，英特尔正在对工厂中的一个无线网络进行测试。该网络由安装于工厂中40台机器上的210个传感器组成。每个英特尔半导体装配工厂中大约有3000台机器，而这种微尘监控系统将可以让工厂受益匪浅。这一概念几乎可以应用于任意组装线或引擎。它可以大幅降低检查设备的成本，同时由于可以提前发现问题，因此将能够缩短停机时间，提率，并延长设备的使用时间。

　　传感器网络的应用不于机械领域。罗彻斯特大学的一项研究标明，这些计算机甚至可以用于医疗研究。科学家使用无线传感器创建了一个“智能医疗之家”，即一个5间房的公寓住宅，在这里利用人类研究项目来测试概念和原型产品。“智能医疗之家”使用微尘来测量居住者的重要征兆（血压、脉搏和呼吸）、睡觉姿势以及每天24小时的活动状况。所搜集的数据将被用于开展以后的医疗研究。

　　此外，传感器网络还被应用于危险工作环境。当前在石油钻井、核电厂和组装线工作的员工将可以得到随时监控。这些微尘可以告诉您工作现场有哪些员工、他们在做什么，以及他们的安全保障等重要信息。

　　农业是微尘使用的另一个重要领域。为了研究这种可能性，英特尔在俄勒冈州建立了*个无线葡萄园。微尘被分布在葡萄园的每个角落，每隔一分钟检测一次土壤温度，以确保葡萄可以健康生长，进而获得大丰收。不久以后，研究人员将实施一种系统，用于监视每一微尘区域的湿度，或该地区有害物的数量。 他们甚至计划在家畜（如狗）上使用微尘，以便可以在*时搜集必要信息。这些信息将有助于开展有效的灌溉和喷洒农药，进而降低成本和确保农场获得高收益。

　　商业化前景

　　尽管该技术目前仍处于初步应用阶段，但在未来5年内微尘的价格将会逐步下降，并将得到广泛应用。Crossbow Technologies是提供商用微尘的公司。他们的一代设备具备微处理器、内存、存储以及一个内部模数变转换器，均集成于一个只有原设备四分之一大小的设备中。这些微尘可用于探测加速度、磁力、光、温度、以及其他因素， 目前成本大约为每个50美元。随着对微尘需求的不断增加，以及处理器成本的降低，这一价格将会大幅降低。

　　显然，这些微型计算机将可以应用于我们可以想象到的所有领域。可以预见的是，它们可能在未来几年内遍及整个亚洲。